本發(fā)明涉及一種改善7075鋁合金表面熱噴涂陶瓷涂層結(jié)合強(qiáng)度的方法，屬于涂層表面改性技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

7075鋁合金密度低，強(qiáng)度高，塑性好，而且還具有優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱等特性，是現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的有色金屬結(jié)構(gòu)材料之一，在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。但7075鋁合金材料本身的摩擦學(xué)性能較差，在一些特殊工況中的耐腐蝕性能不能滿足應(yīng)用要求，因此，在其表面進(jìn)行涂層改性是提高該鋁合金適用范圍的有效手段之一。采用熱噴涂技術(shù)在7075鋁合金表面制備各類陶瓷涂層，即可賦予7075鋁合金表面良好的耐磨耐蝕性能，但是由于噴涂陶瓷材料本身的物理特性，在7075鋁合金表面制備的陶瓷涂層一般孔隙率較高，涂層與7075鋁合金基材的結(jié)合強(qiáng)度較差，這就限制了在該鋁合金表面熱噴涂制備的陶瓷涂層材料的使役性能。因此，開(kāi)發(fā)一種制備工藝簡(jiǎn)單，能顯著提高陶瓷涂層與7075鋁合金基體結(jié)合強(qiáng)度的噴涂制備技術(shù)具有非常重要的工程應(yīng)用價(jià)值和創(chuàng)新意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提出一種改善7075鋁合金表面熱噴涂陶瓷涂層結(jié)合強(qiáng)度的方法，其在7075鋁合金基體表面制備的陶瓷涂層與金屬基體的結(jié)合強(qiáng)度可大于35MPa。

一種改善7075鋁合金表面熱噴涂陶瓷涂層結(jié)合強(qiáng)度的方法，其特征是具體步驟為：對(duì)7075鋁合金基體表面進(jìn)行噴砂粗化處理并超聲清洗烘干后，在220℃~260℃對(duì)7075鋁合金進(jìn)行恒溫加熱，然后采用大氣等離子噴涂工藝在持續(xù)恒溫加熱的7075鋁合金表面噴涂制備Al₂O₃涂層。

所述噴砂處理后的7075鋁合金表面的粗糙度R_a＞2.0μm。

所述大氣等離子噴涂工藝的噴涂參數(shù)為：噴涂電壓520~600V、噴涂電流58~70A、主氣流量35~40 L/min、主氣壓力0.5Mpa、次氣壓力0.4Mpa、送粉氣流量8 L/min、噴涂距離10cm、噴涂角度90°。

所述Al₂O₃涂層的厚度為0.15~0.25mm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：在陶瓷涂層的噴涂過(guò)程中，對(duì)7075鋁合金基體進(jìn)行持續(xù)恒溫加熱，可使得經(jīng)過(guò)等離子焰流的熔融粉末嵌入該鋁合金基材表面，從而形成牢固的結(jié)合，同時(shí)可使得熔融的粉末粒子在沉積過(guò)程中的鋪展性更好，從而提高了涂層的致密性；同時(shí)該制備工藝的最大特色是避免了傳統(tǒng)工藝中首先需在7075鋁合金基體表面制備金屬過(guò)渡涂層的工序，這就使得在該鋁合金表面制備陶瓷涂層的工藝獲得了簡(jiǎn)化，節(jié)約了噴涂成本，而且獲得的陶瓷涂層與7075鋁合金的結(jié)合強(qiáng)度有了顯著的改善，從而保證了采用本發(fā)明方法在7075鋁合金基體表面制備的Al2O3陶瓷涂層在應(yīng)用過(guò)程中性能的顯著提升。

附圖說(shuō)明

圖1為7075鋁合金基體加溫至220℃噴涂Al₂O₃粒子嵌入形貌圖。

圖2為7075鋁合金基體加溫至240℃噴涂Al₂O₃粒子嵌入形貌圖。

圖3為7075鋁合金基體加溫至260℃噴涂Al₂O₃粒子嵌入形貌圖。

圖4為7075鋁合金基體加溫至220℃噴涂Al₂O₃粒子鋪展形貌圖。

圖5為7075鋁合金基體加溫至240℃噴涂Al₂O₃粒子鋪展形貌圖。

圖6為7075鋁合金基體加溫至260℃噴涂Al₂O₃粒子鋪展形貌圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

A：7075鋁合金基體表面進(jìn)行噴砂粗化處理并超聲清洗烘干。超聲清洗后測(cè)得基體表面粗糙度Ra≈2.1μm。

B：將7075鋁合金基體加熱至220℃。

C：采用大氣等離子噴涂設(shè)備，直接在已加熱的7075鋁合金表面噴涂制備Al₂O₃涂層，且噴涂過(guò)程中持續(xù)加熱，最終噴涂后其涂層的厚度約為0.16mm。

D：在步驟C中，其采用的具體噴涂參數(shù)為：噴涂電壓為600V，噴涂電流為70A，主氣流量為40 L/min，主氣壓力為0.5MPa，次氣壓力為0.4MPa，送粉氣流量為8 L/min，噴涂距離為10cm，噴涂角度90°。

用萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)，按照ASTM633-79標(biāo)準(zhǔn)，用粘結(jié)拉伸試驗(yàn)法測(cè)定涂層的結(jié)合強(qiáng)度，其實(shí)施例1制備Al₂O₃涂層與7075鋁合金基體的結(jié)合強(qiáng)度值見(jiàn)表1。

實(shí)施例2

A：7075鋁合金基體表面進(jìn)行噴砂粗化處理并超聲清洗烘干。超聲清洗后測(cè)得基體表面粗糙度R_a≈2.6μm。

B：將7075鋁合金基體加熱至240℃。

C：采用大氣等離子噴涂設(shè)備，直接在已加熱的7075鋁合金表面噴涂制備Al₂O₃涂層，且噴涂過(guò)程中持續(xù)加熱，最終噴涂后其涂層的厚度約為0.25mm。

D：在步驟C中，其采用的具體噴涂參數(shù)為：噴涂電壓為520V，噴涂電流為58A，主氣流量為40 L/min，主氣壓力為0.5MPa，次氣壓力為0.4MPa，送粉氣流量為8 L/min，噴涂距離為10cm，噴涂角度90°。

用萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)，按照ASTM 633-79標(biāo)準(zhǔn)，用粘結(jié)拉伸試驗(yàn)法測(cè)定涂層的結(jié)合強(qiáng)度，其實(shí)施例2制備的Al₂O₃涂層與7075鋁合金基體的結(jié)合強(qiáng)度值見(jiàn)表1。

實(shí)施例3

A：7075鋁合金基體表面進(jìn)行噴砂粗化處理并超聲清洗烘干。超聲清洗后測(cè)得基體表面粗糙度R_a≈2.9μm。

B：將7075鋁合金基體加熱至260℃。

C：采用大氣等離子噴涂設(shè)備，直接在已加熱的7075鋁合金表面噴涂制備Al₂O₃涂層，且噴涂過(guò)程中持續(xù)加熱，最終噴涂后其涂層的厚度約為0.21mm。

D：在步驟C中，其采用的具體噴涂參數(shù)為：噴涂電壓為580V，噴涂電流為65A，主氣流量為35 L/min，主氣壓力為0.5MPa，次氣壓力為0.4MPa，送粉氣流量為8 L/min，噴涂距離為10cm，噴涂角度90°。

用萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)，按照ASTM633-79標(biāo)準(zhǔn)，用粘結(jié)拉伸試驗(yàn)法測(cè)定涂層的結(jié)合強(qiáng)度，其實(shí)施例3制備Al₂O₃涂層與7075鋁合金基體的結(jié)合強(qiáng)度值見(jiàn)表1。

比較例

A：7075鋁合金基體表面進(jìn)行噴砂粗化處理并超聲清洗烘干。超聲清洗后測(cè)得基體表面粗糙度R_a≈2.3μm。

B：采用大氣等離子噴涂設(shè)備，首先制備NiAl過(guò)渡涂層，采用的具體噴涂參數(shù)為：噴涂電壓為550V，噴涂電流為60A，主氣流量為35 L/min，主氣壓力為0.5MPa，次氣壓力為0.4MPa，送粉氣流量為8 L/min，噴涂距離為10cm，噴涂角度90°。過(guò)渡涂層厚度約0.07mm。

C：采用大氣等離子噴涂設(shè)備，再在NiAl過(guò)渡涂層上噴涂制備Al₂O₃涂層，最終噴涂后其涂層的厚度約為0.26mm。

D：在步驟C中，其采用的具體噴涂參數(shù)為：噴涂電壓為600V，噴涂電流為68A，主氣流量為35 L/min，主氣壓力為0.5MPa，次氣壓力為0.4MPa，送粉氣流量為8 L/min，噴涂距離為10cm，噴涂角度90°。

用萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)，按照ASTM633-79標(biāo)準(zhǔn)，用粘結(jié)拉伸試驗(yàn)法測(cè)定涂層的結(jié)合強(qiáng)度，其比較例制備Al₂O₃涂層與7075鋁合金基體的結(jié)合強(qiáng)度值見(jiàn)表1。

表1 . Al₂O₃陶瓷涂層和鋁合金基體的結(jié)合強(qiáng)度值

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